液压支架机构运动精度可靠性的分析与仿真

论文摘要

液压支架是煤矿综采技术中的关键设备之一,随着现代化采煤技术的发展,对液压支架设计的要求也越来越高。本文主要针对液压支架的运动精度可靠性进行了分析和仿真,对今后在本领域的研究提供必要的参考和理论依据。本文论述了液压支架机构运动精度可靠性的计算方法,提出了含二力杆连续接触运动的理论模型,推导出该理论模型可靠度的计算方法,并设计了验证模型对该理论进行了理论验证和ADAMS仿真试验验证。选择了液压支架三个具有代表性的工作位置,通过分析这些位置支架的受力情况,论证了液压支架机构对含二力杆连续接触运动理论的适用性,并应用该理论分析计算了液压支架机构的运动精度可靠度。在ADAMS/View中建立了液压支架机构的动力学模型,在模型中添加了必要的约束和驱动,用添加接触力的形式模拟了含间隙铰链位置的连续接触运动形式。创建了和动力学模型中某些特征相对应的设计变量,通过这些特征在模型中的几何位置关系对模型进行了参数化设置。设计了以时间为自变量的生成随机数的函数关系式来定义顶板对顶梁随机变化的压力和摩擦力。在ADAMS/Insight中对设计变量进行了正态分布的设置,采用蒙特卡洛模拟试验的方法得到了顶梁前端运动轨迹的数字特征,其与理论分析得到的数字特征相比较差异较小,验证了理论模型计算的正确性。对液压支架的杆机构进行了优化设计,优化后的机构提高了液压支架的运动精度可靠度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图清单
• 附表清单
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源与意义
• 1.2 课题研究的国内外现状与分析
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 2 机构运动精度可靠性理论与分析
• 2.1 运动精度可靠性的相关理论
• 2.1.1 运动精度可靠性的概念及计算方法
• 2.1.2 运动精度可靠性的连续接触模型理论
• 2.2 对含二力杆连续接触运动的可靠性分析
• 2.2.1 对含二力杆连续接触运动的可靠性分析
• 2.2.2 对含二力杆连续接触运动理论的简单验证
• 2.3 本章小结
• 3 液压支架的运动精度可靠性分析
• 3.1 液压支架的工作原理和分类
• 3.1.1 液压支架的工作原理
• 3.1.2 液压支架的分类及适用范围
• 3.2 液压支架机构运动精度可靠性分析
• 3.2.1 液压支架对含二力杆连续接触运动的适用性
• 3.2.2 液压支架杆机构的简化
• 3.2.3 液压支架顶梁运动轨迹方程的理论推导
• 3.2.4 液压支架运动精度可靠性的计算
• 3.3 本章小结
• 4 基于ADAMS的液压支架动力学模型的建立
• 4.1 液压支架在ADAMS/View中的动力学建模
• 4.1.1 建模软件的选择和对ADAMS/View模块的简介
• 4.1.2 液压支架动力学模型建立
• 4.2 动力学模型约束和驱动的定义
• 4.3 支架的动力学仿真和结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 液压支架动力学模型参数化
• 5.1 动力学模型参数化
• 5.1.1 设计变量的定义
• 5.1.2 模型的参数化
• 5.1.3 其他设置
• 5.2 动力学模型加载
• 5.3 本章小结
• 6 基于运动精度可靠性的液压支架仿真试验
• 6.1 模型在ADAMS/Insight中的设置
• 6.1.1 对ADAMS/Insight模块的简介
• 6.1.2 设计变量的设置
• 6.1.3 其他设置
• 6.2 基于蒙特卡洛方法的仿真试验
• 6.2.1 蒙特卡洛方法简介
• 6.2.2 仿真试验及结果分析
• 6.3 本章小结
• 7 液压支架机构基于运动精度可靠度的优化设计
• 7.1 优化模型的建立
• 7.1.1 设计变量
• 7.1.2 目标函数
• 7.1.3 约束条件
• 7.2 优化结果与分析
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加的科研项目